基于商空間理論的模糊PID控制的研究.pdf

1、隨著時(shí)代的進(jìn)步，工業(yè)水平的提高，工業(yè)過程向著大型化和復(fù)雜化的方向進(jìn)步，工業(yè)控制系統(tǒng)也就變得越來越復(fù)雜。工業(yè)控制系統(tǒng)不僅具有高度的非線性和不確定性，還具有強(qiáng)耦合性、信息不完全性和大時(shí)滯等特點(diǎn)，并且工業(yè)控制系統(tǒng)受到的約束條件也越來越嚴(yán)格。用常規(guī)控制方法來控制工業(yè)過程已經(jīng)存在很多問題，無法得到滿意的控制效果。因而，促進(jìn)了工業(yè)控制技術(shù)和方法的提高，誕生了很多先進(jìn)的工業(yè)控制技術(shù)。
　　在近代控制理論中，模糊控制是智能控制的一個(gè)重要組成部分，

2、模糊控制是建立在模糊集合上的一種控制理論，它基于語言規(guī)則與模糊推理。工業(yè)控制中最常用的控制方法是PID控制，它不光具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和易于操作的好處，而且還具有魯棒性強(qiáng)、穩(wěn)態(tài)無靜差等優(yōu)勢(shì)。結(jié)合模糊控制與PID控制，形成模糊PID控制，一方面PID控制不適用于非線性和無精確數(shù)學(xué)模型的控制對(duì)象，而模糊控制恰好能彌補(bǔ)了這種不足;另一方面，模糊控制無法對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行精確控制，因而有控制效果粗糙和穩(wěn)態(tài)精度不高等缺點(diǎn)，PID控制也改善了這種不足?？傊?/p>

3、糊PID控制不僅具有適應(yīng)性強(qiáng)和控制靈活的特點(diǎn)，又具有PID控制精度高和快速性好的優(yōu)點(diǎn)。
　　粒計(jì)算這門學(xué)科雖然誕生較晚，但發(fā)展非常迅速。粒計(jì)算不僅結(jié)合了粗糙集與人工智能的精華，而且還融合了模糊集和數(shù)據(jù)挖掘等多種理論的研究成果。粒計(jì)算改變了傳統(tǒng)方法的求精確解的模式方法，它通過用近似解，不僅可以針對(duì)不確定的和模糊的研究對(duì)象，而且可以對(duì)海量的和不精確的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。因此，粒計(jì)算不同于傳統(tǒng)的計(jì)算觀念，它是一種新的處理信息的概念和計(jì)算模式，

4、它使信息處理更加便捷和科學(xué)。當(dāng)前，基于商空間的粒計(jì)算理論、基于粗糙集的粒計(jì)算理論和基于模糊邏輯的粒計(jì)算理論是粒計(jì)算理論中最重要的三大理論。
　　商空間理論是粒計(jì)算理論中的一個(gè)非常重要的組成部分，它描述一個(gè)問題使用的是一個(gè)三元組(X，f，T）。本文通過使用商空間理論把模糊控制理論與PID控制理論聯(lián)系起來解決問題，形成了用模糊控制在粗粒度層次上進(jìn)行處理，用PID控制在細(xì)粒度層次上進(jìn)行處理的方法，既解決了模糊控制規(guī)則指數(shù)爆炸問題，又可以

5、提高整個(gè)控制系統(tǒng)的精度與速度。
　　二級(jí)倒立擺系統(tǒng)不僅是一個(gè)非線性和不穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，同時(shí)還是一個(gè)多變量的和快速變化的控制系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)具有多變量的輸入，在用常規(guī)的模糊控制理論對(duì)其控制時(shí)，會(huì)有模糊規(guī)則指數(shù)爆炸的問題。本文將基于商空間理論的模糊PID控制器用于二級(jí)倒立擺系統(tǒng)，構(gòu)成了粗粒度層和細(xì)粒度層兩個(gè)層次。在粗粒度的層次上采用模糊控制進(jìn)行粗調(diào)，從而可以實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性;在細(xì)粒度的層次上采用PID控制，對(duì)系統(tǒng)精確地微調(diào)，從而可以